[發(fā)明專利]農(nóng)用車輛無人駕駛控制方法、系統(tǒng)及該農(nóng)用車輛

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811525905.5
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109634276B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐明;姚謙禮;丁捷;周菁;周欣
• 申請（專利權(quán)）人: 中聯(lián)重科股份有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 北京潤平知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;王曉曉

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化領(lǐng)域，公開了一種農(nóng)用車輛無人駕駛控制方法、系統(tǒng)及農(nóng)用車輛。所述農(nóng)用車輛無人駕駛控制方法包括：獲取通過定位系統(tǒng)采集的閉合農(nóng)田地塊邊界數(shù)據(jù)和非連續(xù)作業(yè)數(shù)據(jù)，其中所述非連續(xù)作業(yè)數(shù)據(jù)包括障礙物定位數(shù)據(jù)和非作業(yè)區(qū)域定位數(shù)據(jù)中的一者或兩者；獲取車輛轉(zhuǎn)向角數(shù)據(jù)；以及根據(jù)所述閉合農(nóng)田地塊邊界數(shù)據(jù)、所述非連續(xù)作業(yè)數(shù)據(jù)和所述車輛轉(zhuǎn)向角數(shù)據(jù)規(guī)劃無人駕駛自動作業(yè)路徑。本發(fā)明實(shí)施例采用定位技術(shù)與拖拉機(jī)自身獲取轉(zhuǎn)向角技術(shù)相結(jié)合的方式完成自動路徑規(guī)劃設(shè)計，并提供了關(guān)于障礙物及非作業(yè)區(qū)域的避障策略，是一種高效穩(wěn)定且節(jié)省成本的有益方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化領(lǐng)域，具體地，涉及一種農(nóng)用車輛無人駕駛控制方法、系統(tǒng)及農(nóng)用車輛。

背景技術(shù)

隨著我國2025戰(zhàn)略的實(shí)施與推進(jìn)，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動化及智能化水平不斷提高，用戶對農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動化程度提出了更高的要求。在農(nóng)用車輛(以下以拖拉機(jī)為例)田間作業(yè)過程中，作業(yè)人員常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和一些常識性規(guī)則進(jìn)行田間作業(yè)路徑設(shè)計，存在重耕、漏耕、多走路程等問題，影響作業(yè)生產(chǎn)效率。因此，針對農(nóng)用車輛無人駕駛系統(tǒng)的自動作業(yè)路徑規(guī)劃及農(nóng)具控制策略設(shè)計具有重大意義。

目前，以全球定位系統(tǒng)(Global Position System，GPS)為代表的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)技術(shù)應(yīng)用逐漸滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對于靜態(tài)定位或者動態(tài)定位的精度要求，它能夠在作業(yè)前采集作業(yè)區(qū)域的地理信息，對作業(yè)路徑進(jìn)行合理規(guī)劃；在作業(yè)過程中，控制拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向、加減速、制動等動作；而在完成田間作業(yè)后，對作業(yè)過程和作業(yè)效果進(jìn)行評估以積累田間作業(yè)的經(jīng)驗(yàn)。因此，現(xiàn)有技術(shù)提出了一種基于GPS技術(shù)的農(nóng)田地塊全區(qū)域覆蓋最優(yōu)作業(yè)路徑生成方法，其通過GPS定位模塊實(shí)時提供拖拉機(jī)當(dāng)前作業(yè)位置，針對給定形狀的作業(yè)地塊，按照自動駕駛拖拉機(jī)的機(jī)械類型和作業(yè)要求，支持選擇半圓形、梨形和魚尾形等多種的轉(zhuǎn)彎模式，支持設(shè)置轉(zhuǎn)彎最少、轉(zhuǎn)彎作業(yè)消耗最小、作業(yè)路徑最短、有效作業(yè)路徑比最大等多種的路徑優(yōu)化目標(biāo)，并根據(jù)設(shè)置的不同轉(zhuǎn)彎模式和路徑優(yōu)化目標(biāo)計算和生成農(nóng)田地塊全區(qū)域覆蓋的最優(yōu)作業(yè)路徑，再使導(dǎo)航模塊根據(jù)最優(yōu)作業(yè)路徑實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)機(jī)組的自動駕駛。但是，這種方法至少存在以下幾個方面的缺陷：

1、GPS技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的自動作業(yè)，雖能實(shí)現(xiàn)較高精度的靜態(tài)定位或者動態(tài)定位，但單一的GPS系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)多作業(yè)行的全自動化作業(yè)，受拖拉機(jī)轉(zhuǎn)向過程中車身角度的多變性的局限，無法實(shí)現(xiàn)真正的無人駕駛。

2、傳統(tǒng)的半圓形、梨形和魚尾形等多種的轉(zhuǎn)向模式雖然能實(shí)現(xiàn)全區(qū)域覆蓋作業(yè)，但多用于傳統(tǒng)相鄰作業(yè)行間順序轉(zhuǎn)向策略。相比于靈活多變的不等數(shù)隔行轉(zhuǎn)向策略，這些轉(zhuǎn)向模式的作業(yè)耗時相對較大，且每次轉(zhuǎn)向所需經(jīng)過的路徑相對較長。同時，多種轉(zhuǎn)向模式不利于作業(yè)過程中的自動控制，給實(shí)現(xiàn)地頭轉(zhuǎn)彎自動控制帶來困難。

3、通常采用的相鄰作業(yè)行間順序首尾調(diào)頭轉(zhuǎn)向策略，對于規(guī)則的作業(yè)區(qū)域較為適用。而對于不規(guī)則的作業(yè)區(qū)域，存在較多的轉(zhuǎn)向點(diǎn)及不同的轉(zhuǎn)向角度，傳統(tǒng)的首尾調(diào)頭轉(zhuǎn)向策略通常無法在某些極大或極小轉(zhuǎn)向邊界實(shí)現(xiàn)相鄰作業(yè)行間順序首尾調(diào)頭。

4、該作業(yè)路徑規(guī)劃策略尚未考慮作業(yè)區(qū)域中存在的障礙物或非連續(xù)的不可作業(yè)區(qū)域等阻隔物，對于復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境無法實(shí)現(xiàn)自動路徑規(guī)劃，對于實(shí)現(xiàn)無人駕駛帶來極大挑戰(zhàn)。

因此，需要新的農(nóng)用車輛無人駕駛技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例的目的是提供一種農(nóng)用車輛無人駕駛控制方法、系統(tǒng)及農(nóng)用車輛，用于至少部分地解決上述技術(shù)問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種農(nóng)用車輛無人駕駛控制方法，包括：獲取通過定位系統(tǒng)采集的閉合農(nóng)田地塊邊界數(shù)據(jù)和非連續(xù)作業(yè)數(shù)據(jù)，其中所述非連續(xù)作業(yè)數(shù)據(jù)包括障礙物定位數(shù)據(jù)和非作業(yè)區(qū)域定位數(shù)據(jù)中的一者或兩者；獲取車輛轉(zhuǎn)向角數(shù)據(jù)；以及根據(jù)所述閉合農(nóng)田地塊邊界數(shù)據(jù)、所述非連續(xù)作業(yè)數(shù)據(jù)和所述車輛轉(zhuǎn)向角數(shù)據(jù)規(guī)劃無人駕駛自動作業(yè)路徑。